15-2(제58회)지름 10[mm]인 오리피스로 1분에 100[L]씩 … | 2015년 위험물기능장실기(필답형) 제58회 기출문제 상세 페이지

약 0.26[MPa]

[해설]

오리피스(노즐)를 통과하는 방수량과 방수압력의 관계식은 다음과 같다.

$Q = 0.6597\,C\,D^2\sqrt{10P}$

· $Q$ : 방수량[L/min]

· $C$ : 유량계수

· $D$ : 오리피스 지름[mm]

· $P$ : 방수압력[MPa]

구하는 것이 압력이므로 식을 $P$에 대해 정리한다.

$P = \dfrac{1}{10}\left(\dfrac{Q}{0.6597\,C\,D^2}\right)^2$

값을 대입하면

$P = \dfrac{1}{10}\left(\dfrac{100}{0.6597 \times 0.94 \times 10^2}\right)^2 = \dfrac{1}{10} \times (1.6127)^2 = 0.26\,\mathrm{MPa}$

따라서 방수압력은 약 0.26[MPa]이며, 단위를 바꾸면 260[kPa]이다.

주의할 점이 둘 있다. 첫째, 식 안의 $D$는 [m]가 아니라 [mm] 단위를 그대로 넣는다. 둘째, 근호 안이 $10P$인 것은 압력을 [MPa]로 받기 위한 것이며, 압력을 [kgf/cm²]로 쓰는 식에서는 계수와 근호 안의 형태가 달라진다.

계수를 0.653으로 둔 판본도 쓰이는데, 이때는 0.2654[MPa](265.4[kPa])이 나온다. 이론식 $Q = C\,A\sqrt{2P/\rho}$에서 유도하면 계수는 약 0.666이므로 0.6597과 0.653은 모두 실무에서 쓰는 근사값이며, 둘 중 어느 것을 써도 답은 0.26[MPa] 부근으로 같은 자리에 떨어진다.